sel

BAB 2

SEL

PUL NURSE

Ahli biologi inggris, Sir Paul Nurse, berbagi Hadiah Nobel tahun 2001 dengan Leland H. Hartwell dan R. Timothy Hunt atas penemuan terbaru tentang bangimana sel ekriotik mengontrol reproduksi. Memperoleh pendidikan di universitas of Birmingham dan University of East Angli. Pada tahun 2003, ia meninggal inggris untuk bergabung dengan Rockefeller University di New York City, tempat ia berperan  sebagai rector sambil menjalangkan riset laboraorium yang aktif.

Sel bersifat fundamental (mendasar) bagi sistem keehidupan dalam ilmu biologi seperti halnya atom bersifat fundamental bagi ilmu kimia: semua organisme tersusun dari sel.

Dalam jenjang organisasi biologis, sel merupakan kumpulan materi-materi paling sederhana yang dapat hidup. Bahkan terdapat beraneka ragam bentuk kehidupan yang hadir sebagai organisme bersel tunggal. Orgnisme yang lebih kompleks, termasuk tumbuhan dan hewan , bersifat multiseluler; tubuh organisme semacam itu merupakan hasil kerja sama antara banyak jenis sel yang terspesialisasi yang tidak dapat bertahan hidup (survive, sintas) dalam . aktu lama secara sendirian. Akan tetapi, bahkan ketika tersusun ke dalam tingkatan organisasi yang lebih tinggi, misalnya jaringan dan organ, sel merupakan unit dasar bagi struktur dan fungsi organisme.

Sel merupakan mikrokosmos yang mendemonstrasikan sebagian besar tema yang diperkenalkan

Struktur dan fungsi membran sel

Membrane plasma adalah tepi kehidupan, perbatasan yang memisahkan sel hidup dari lingkungan sekelilingnya. Dan membrane plasma menunjukkan permeabilitas selektif (selective permeability); artinya memungkinkan beberapa zat untuk menembus membran secara lebih mudah daripada zat – zat yang lain. Stuktur membran terdiri dari lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama membran walaupun karbohidrat juga penting. Lipid yang melimpah sebagaian besar membrane adalah fosfolipid (lemak yang bersenyawa dengan fosfat), fosfolipid berfunsi untuk membentuk membran yang merupakan sifat inheren dalam struktur molekularnya.fosfolipid disebut amfipatik (amphipathic).glikolipid ( lemak yang bersenya dengan karbonhidrat), sterol ( lemak yang bersenya dengankolestrol) sedangkan protein membrane terdiri dari glikoprotein (protein yang bersenyawa dengan karbohidrat)

Kwalitas lembaran membran bukanlah lembran molekul statis yang terikat kuat. Membrane di tahan oleh interaksi hidrofobik yang jauh lebih lemah dari ikatan kovalen. Sebagain proteindan lipid dapat pidah secaa acak dalam bidang membran.tapi untuk melakukan itu bagian hidrofilik molekul harus melintasi inti hidrofobik mem brannya .

Membran sebagai mosaic struktur dan fungsi, ynag merupakan kolase banyak protein berbeda dalam matriks fluida bilayer lipid, ini merupakan penyusun utama membrane tersebut,tetapi protein menetukan sebagian besar fungsi fesifik membran

Terdapat dua lapisan protein membrane yaitu protein integral (protein trasmembran)dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membrane tersebut dan protein foriferal sama sekali tidak tertanam bilayer lipid; protein ini merupakan anggota yang terikat secara longggar pada permukaan membran, sering juga pada bagian protein integral yang di biarkan terpapar

FUNGSI MEMBRAN

·         Transpor

·         Aktivitas enzimatik

·         Trasduksi sinyal

·         Penggamungan intreseluler

·         Pengenalan sel

·         Pelekatan ke sitoskeleton dan matriks ekstraseluler (ECM)

Fungsi membran plasma untuk menjaga kehidupan sel,melindungi isi sel, membran sel berfungsi mempertahan isi sel; mengatur lala lulitas molekul;membran plasmabersifat selektif permeabel artinya ada zat – zat tertentu yang dapat melewati membran ada pula tidak . molekul tersebut berguna untuk mempertahankan kehidupan sel; sebagai reseptor rangsangan dari luar sel, rangsangan itu berupa zat kimia seprti hormon, racun, ransangan listrik, dan rangsangan mekanik bagian sel yang berfungsi sebagai reseptor yaitu glikoprotein.

BAKTERI DAN ACHAEBACTERI

Bakteri

Bakteri berasal dari kata Bakterion (yunani = batang kecil ). Didalam klasifikasi bakteri digolongkan dalam Divisio Schizomycetes.Secara garis besar bakteri merupakan kelompok makhluk hidup bersel tunggal, yang hubungan kekerabatan dengan makhluk hidup lainnya masih diliputi kegelapan. Studi mengenai bakteri mulai berkembang setelah diteemukan mikroskop oleh Anthonie Van Leeuwenhoek (1683). Berkembang akhirnya terbentuk cabang biologi yaitu bakteriologi. Bakteri dibedakan menjadi dua kindom yaitu Achaebakteria dan Eubakteria. Adapun perbedaan utama keduanya adalah:

·         Komposisi RNA- nya

·         Komposisi ribosomnya

·         Komposisi kimia penyusun dinding sel

·         Lemak pada membran selnya

Ciri-ciri bakteri

1.      Merupakan mikroorganisme berukuran lebar 0,5-1 mikro dan panjang 10 mikron

2.      Bersifat  kosmopoliti /dapat hidup di berbagai lingkungan misalnya di tubuh organism e, tanah, air laut dan air tawar

3.      Pada kondisi tidak menguntungkan bakteri memebentuk endospotra dan membentuk kapsul (bakteri yang berkapsul sering bersifat pathogen )

Struktur sel bakteri

1.      Diding sel

Dinding sel pada bakteri sangat tipis dan berfungsi untuk memberi bentuk tertentu pada sel,melindungi protoplasma sel, proses pembelahan sel.

2.      Membrane sel

Membrane sel berfungsi mengatur masuknya zat makanan dan keluarnya sisa metabolism, berperang dalam pembelahan

3.      Inti sel

Tersusun dari Inti, Mesosom, Volutikum,Rimbosom, Lembar fotosintesis,Plasmid

4.      Flgel

Flgel merupakan alat gerak bagi bakteri

Reproduksi bakteri terbagi 2 cara  yaitu Reproduksi Aseksual/vegetativ, Reproduksi Seksual/generatif. bentuk bakteri ada yang menyerupai selidris dan streptobasil begitu pun carAmendapatkan makanan ada Bakteri Heterotrof dan Bakteri Autotrof

Achaebacteria

Achaebacteria merupakan kelompok bakteri yang menghasilkan gas  metan dari sumber karbon yang sederhana , uniseluler , mikroskopik, dinding sel . dan sifat archaebacteri ada yang anaerob yang hidup disampah ,tempat- tempat kotor saluran pencernaan manusia atau hewan ,Achaebacteri disebut juga bakteri purba

Apun cirri-cirinya :

1        Prokariotik

2        Dinding selnya tdk terbuat dari peptidoglikan

3        Bersifat anaerob

4        Habitatnya di tempat ekstrim

5        Sukar dibiakkan

6        Achaebacteri diklasifikasi menjadi empat kelompok antara lain Methanogenik ,Halofilik,Predukasi sulfur, Thermoasidofilik

SEL  EKARIOTIK

Sel eukariotik berasal dari bahasa yunani  eu, yang berarti “sebenarnya”, dan karyon) memiliki nucleus sesungguhnya yang dibungkus oleh selubung nucleus. Di antara nucleus dan memebran yang membatasi sel disebut sitoplasma.sitoplasma ini terdiri mediun semi cairan yang disebut sitosol ,didalam terletak organel – organel yang mempunyai bentuk dan fungsi terspesialisasi.

DI Dalam sel eukariotik mempunyai membran internal yang sangat besar yang berfungsi untuk melengkapi membran plasma pada permukaan trerluarnya , yang membagi (mempartisi) sel menjadi ruangan . memebran tersebut berperan langsung dalam metabolism sel ; banyak enzim dibentuk di dalam membran, karena ruangan sel menyadiakan lingkungan lokal berbeda yang melayani fungsi metabolic tertentu, dengan proses tidak kompatiel

Secara umum, membrn biologis terdiri dari satu fosfolipid lapis ganda (double layer), Namun demikian setiap membrane memiliiki komposisi lipid dan protein yang unik,

INTI SEL

Inti mengandung sebagian besar gen dalam sel eukariotik (Beberapa gen yang terletak di mitokondria dan kloroplas). Amplop nuklir merupakan membran ganda. Kedua
membran, setiap bilayer lipid dengan protein yang terkait, yang dipisahkan oleh ruang berlubang dngan struktur pori-pori luar dan membrane dari  amplop nuklirterus menerus membentuk struktur protein yang rumit disebut garis kompleks pori-pori yang masing –masingmemiliki peran penting dalam sel denan mengatur masuk dan keluarnya protein,RNA serta makromolekul.dalam inti DNA disusun dalam diskrit satuan yang disebut kromosom, struktur yang membawah genetic informasi dan setiap kromosom terdiri dari bahan yangn di sebut kromatin,kompleks protein dan DNA setiap spesies eukariotik memiliki sejumlah karakteristik kromosom.

Sebuah struktur yang menonjol dalam inti nondividing adalah nucleus, adapun jenis RNA  yaitu RNA ribosomal (rRNA) dan  (mRNA)

Rimbosom/pabrik protein merupakan kompleks yang terbuat dari RNA dan protein adalah komponen seluler yang melaksanakan protein sintesis

Sitosol adalah enzim yng mengkalisis langkah pertama dari kerusakan gula, pada umumnya ribosom terikat dalam membuat protein yang di tujukan untuk penyisipan ke dalam membran untuk disekresikan.

SISTEM ENDOMEMRAN

Membrane yang berbeda pada sel eukariot merupakan bagian dari sisitem endomembran (endomembrane system) yang melaksanakan berbagai tugas dalam sel termasuk sintesis protein dan trasporprotein ke dalam membran dan organelatau keluar dari sel , metabolisme dan pergerakan lipid, serta detoksifikasi racun . membrane pada sistem ini dihubungkan melalui transfer segmen-segmen membrane sebagai veskel ( vesicle, kantong yang terbuat dari membrane ) yang berukuran mungil. Sistem Endomembran mengcakup selaput nucleus, reticulum endoplasma, apparatus golgi, lisosom, berbagai jenis vakuola, dan membrane plasma

RETIKULUM ENDOPLASMA

Retikulum Endoplasma  ( endoplasmic reticulum, RE) merupakan jejaring membran yang sedemikian ekstensif sehingga menyusun lebih dari separuh total membran dalam banyak sel eukariot. ( kata endoplasma berarti di dalam sitoplasma ,sedangkan reticulum  adalah kata latin untuk jarring kecil RE terdiri dari jejaring tubulus dan kantong bermembran yang disebut sistena (dari kata latin cisterna,penampung cairan ). Ada dua wilayah pada RE yang berbeda dalam hal struktur dan fungsi , walaupun saling terhubung ; RE halus dan RE kasar . RE halus (smooth ER) diberi nama demikian karena di permukaan luarnya tidak terdapat ribosom. RE kasar (rough ER) karena dipermukaan luar terdapat rimbosom

RE halus berfungsi dalam berbagai proses metabolic yang bervariasi tipe sel.proses ini antara lain adalah sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, serta detoksifikasi obat – obatan dan  racun.RE kasar berfungsi membuat fosfolipid membrannya sendiri; enzim – enzim yang ada dalam memebran RE merakit fosfolipid dari precursor – precursor dalam sitosol dan merupakan pabrik membrane untuk sel.

GOLGI

Apparatus  Golgi merupakan pusat manufaktur, pergudangan, penyortiran, dan pengiriman. Disini, produk dari RE, seperti protein, yang di modifikasikaan dan disimpan, kemudian dikirim ke tujuan lain.Aparat Golgi terdiri dari tumpukan diratakan kantung. atau cisternae, tampak seperti tumpukan roti pita (gambar 6.13)

Apparatus golgi terdiri dari kantong – kantong pipih bermembran – sisterna- yang  terliat seperti tumpukan pita bread . tumpukan Golgi memiliki polaritasa structural tersendiri dan membrane sisterna pada sisi –sisi tumpukan Golkgi tersebut sebagai sisi  bekerja sebagai bagian penerimaan sedangkan sisi trans sebagai bagian pengiriman pada apratus golgi. Sisi ci biasanya terletak di dekat ER menuju aparatu golgi. Suatu vartikel transport menggerakkan materi dari ER dapat menambahkan membrannya dan isi cis dengan cara berfungsi  ( bergabung ) dengan membrane golgi . sisi trans memunculkan veikel yang terlepas dan berpindah ke tempat lain,  

Sebuah tumpukan Golgi memiliki polaritas yang berbeda struktur, dengan membran cisternae di sisi berlawanan dari tumpukan yang berbeda dengan ketebalan dan komposisi molekul. Dua kutub Golgi tumpukan disebut sebagai wajah cis dan trans wajah tindakan tersebut, masing-masing, sebagai departemen penerimaan dan pengiriman dari aparatus Golgi. Wajah cis biasanya terletak dekat UGD. Transportasi vesikula bergerak bahan dari ER untuk Golgi aparatus. Avesicle yang tunas dari ER dapat menambahkan nya membran dan isi lumen untuk menghadapi cis dengan menggabungkan dengan membran Golgi. Wajah trans menimbulkan vesikel,yang mencubit dan perjalanan ke situs lain.

Produk dari ER biasanya diubah selama mereka transit dari wilayah cis ke wilayah jejak Golgi.
Misalnya, berbagai Golgi enzim memodifikasi karbohidrat bagian dari glikoprotein. Karbohidrat yang pertama ditambahkan ke protein dalam ER kasar, seringkali selama proses sintesis polipeptida. Karbohidrat yang dihasilkan pada glikoprotein ini kemudian diubah saat melewati sisanya dari ER dan Golgi. The Golgi menghilangkan gula monomer dan lain-lain pengganti, memproduksi berbagai macam 106 UNIT DUA karbohidrat. Membran fosfolipid juga dapat diubah golgi.Selain bekerja menyelesaikan, aparatus Golgi memproduksi tertentu makromolekul dengan sendirinya. Banyak polisakarida disekresikan oleh sel adalah produk Golgi, termasuk pectins dan beberapa lainnya noncellulose polisakarida yang dibuat oleh sel-sel tanaman dan dimasukkan bersama dengan selulosa menjadi dinding sel mereka. (Selulosa adalah
dibuat oleh enzim yang terletak di dalam membran plasma, yang langsung menyetorkan polisakarida ini pada permukaan luar) Seperti. sekresi protein, non-protein Golgi produk yang WIU dilepaskan berangkat dari wajah jejak Golgi dalam transportasi vesikel yang akhirnya menyatu dengan membran plasma. Golgi memproduksi dan memurnikan produk-produknya secara bertahap,dengan cisternae yang berbeda mengandung ofenzymes unik tim. Sampai
Baru-baru ini, ahli biologi memandang Golgi sebagai struktur statis, dengan produk dalam ofprocessing berbagai tahap ditransfer dari satu cisterna ke berikutnya dengan vesikel. Meskipun hal ini mungkin terjadi penelitian, baru-baru ini telah melahirkan model baru dari Golgi sebagai lebih dinamis struktur. . Menurut model disebut cisternal pematangan model, cisternae dari Golgi sebenarnya menuju cis ke tras wajah dari golgi tercatatdari memodifikasikargo mereka saat mereka bergerak sebelum tumpukan golgi mengirimkan produknya dengan tunas vesikula dari muka trans macam produk dan  target untuk bagian sel molekul identifikasi seperti gugus fosfat di tambahkan produk golgi dengan fosfat ke golgi dengan bantuanseperti  kode .

Mitokondria dan Plastida

a)      Mitokondria

Mitokondria (mitochondria, tunggal mitokondrion) merupakan tempat respirasi selular, proses metabolik yang menghasilkan ATP dengan cara mengambil energy dari gula, lemak, dan bahan bakar lain dengan bantuan oksigen.

Mitokondria ditemukan pada hampir semua sel eukariotik, termasuk sel tumbuhan sel tumbuhan, hewan, fungsi, dan sebagian protista. Bahkan pada sel yang tidak memiliki mitokondria, misalnya parasit usus manusia giardia dan beberapa protista lain, penelitian terbaru telah mengidentifikasi organel-organel yang berkerabat dekat yang mungkin berevolusi dari mitokondria. Beberapa sel memiliki satu mitokondria besar, namun lebih sering sel memiliki ratusan atau bahkan ribuan mitokondria . Jumlah organel tersebut berkolerasi dengan tingkat aktivitas metbolisme sel. Misalnya, sel motil atau sel kontraktil secara proposional memiliki lebih banyak mitokondria pervolume daripada sel yang kurang aktif. Mitokondria memiliki panjang kira-kira 1-10 μc. Film di percepat (time-lapse) yang merekam sel-sel hidup mengungkapkan bahwa mitokondria bergerak kesana kemari, berubah bentuk, dan berfusi atau membelah menjadi dua, tidak seperti silinder statis yang terlihat dalam mikrograf electron sel-sel mati.

Mitokondria di selubungi oleh dua membran, yang masing-masing merupakan lapisan-ganda fosfolipid dengan sekumpulan unik protein yang tertanam di dalamnya. Membran luar bertekstur mulus, namun membran dalam berlipat-lipat, dengan pelipatan kedalam yang di sebut Krista (crista). Membran dalam membagi mitokondria menjadi dua kompartemen internal. Yang pertama adalah ruang antarmembran, wilayah sempit diantara membran dalam dan membran luar. Kompartemen kedua, matriks mitokondria (mitokondrial matrix), diselubungi oleh membrane dalam. Matriks ini mengandung banyak enzim yang berbeda, serta DNA mitokondria dan ribosom. Enzim-enzim dalam matriks mengkatalisis beberapa langka respirasi selular. Protein-protein lain yang berfungsi dalam respirasi, termasuk enzim yang membuat ATP, tertanam dalam membran dalam. Sebagai permukaan yang amat berlipat-lipat, Krista memberikan luas permukaan yang amat besar kepada membrane dalam mitokondria, sehingga meningkatkan produtivitas respirasi selular. Ini merupakan contoh lain dari struktur yang sesuai dengan fungsinya.

b)     Kloroplas dan Jenis Plastid Lainnya

Kloroplas adalah suatu anggota terspesialisasi dari family organel-organel tumbuhan yang berkerabatan dekat, yang di sebut plastid (plastid). Beberapa anggota lain adalah amiloplas,plastid tak berwarna yang menyimpan pati (amilosa), terutama pada akar dan umbi, serta kromoplas, yang memiliki pigmen yang menyebabkan buah dan bunga berwarna jingga dan kuning. Kloroplas mengandung pigmen hijau yang bernama klorofil, serta berbagai enzim dan molekul lain yang berfungsi dalam produksi gula secara fotosintesis. Seluruh bagian hijau pada tumbuhan, termasuk batang hijau dan buah yang belum matang, memiliki kloroplas, hingga daun merupakan tempat utama fotosintesis pada sebagian besar tumbuhan. Organel-organel berbentuk lensa yang berukuran sekitar 2 um kali 5 um, ditemukan di daun dan organ hijau lain pada tumbuhan dan alga. Ada sekitar setengah juta kloroplas per milimeter persegi permukaan daun.  Warna daun berasal dari klorofil (chlorophyll), pigmen hijau yang terletak di dalam kloroplas.

Kandungan kloroplas dipisahkan dari sitosol oleh selaput yang terdiri dari dua membran yang di pisahkan oleh ruang antar membran yang sangat sempit. Didalam kloroplas terdapat system bermembran lain dalam bentuk kantong-kantong pipih yang saling berhubungan, disebut tilakoid (thylakoid). Di beberapa wilayah, tilakoid ditumpuk, masing-masing tumpukan di sebut grana (bentuk tunggal, granum). Cairan diluar tilakoid di sebut stroma, yang mengandung DNA kloroplas dan ribosom, serta banyak enzim. Membrane kloroplas membagi ruang kloroplas menjadi 3 kompartement: ruang antarmembran, stroma, dan ruang tilakoid. Seperti juga mitokondria, penampakan static dan kaku kloroplas dalam mikrograf atau diagram skema tidaklah sesuai dengan perilaku dinamik organel tersebut dalam sel hidup. Bentuk kloroplas bisa berubah; kloroplas pun tumbuh dan terkadang membelah dua, atau bereproduksi. Kloroplas bisa berpindah-pindah dan bersama mitokondria dan organel lain, bergerak berkeliling sel di sepanjang lajur-lajur sitoskeleton.

 Sitoskeleton

            Sitoskeleton memainkan peran uama dalam pengorganisasian stuktur dan aktivitas sel. Fungsi yang paling jelas dari sitoskeleton ialah untuk memberikan dukungan mekanis pada sel dan mempertahankan bentuknya. Ini sangat penting untuk sel hewan, yang tidak memiliki dinding sel. Kekuatan dan kelenturan sitoskeleton yang mengagumkan secara keseluruhan didasarkan  pada arsitekturnya. Seperti kubah geodesi, sitoskeleton di stabilkan oleh keseimbangan antara gaya-gaya yang berlawanan yang di erahkan oleh unsur-unsurnya. Sitoskeleton merupakan tempat bergantung banyak organel dan bahkan  molekul enzim sitosol. Sitoskelton dapat secara cepat dibongkar dalam satu bagian sel dan dirakit tau disusun di tempat baru, yang mengubah bentuk sel tersebut.

            Setoskeleton juga terlibat dalam beberapa jenis motilitas (gerak) sel. Motilitas sel umumnya membutuhkan interaksi sitoskeleton dengan protein yang di sebut molekul motor. Molekul motor sitoskeleton menggoyang-goyangkan silia dan flagella. Molekul ini juga menyebabkan sel otot berkontraksi. Vesikula mungkin berjalan ke tujuannya dalam sel didsepanjang “mono-rel” yang disediakan oleh sitoskeleton, dan sitoskeleton memanipulasi membrane plasma untuk membentik vakuola makanan selama fagositosis. Aliran sitoplasma yang mensirkulasi materi dalam banyak sel tumbuhan besar merupakan jenis lain gerak selular yang di sebabkan oleh kompenen sitoskeleton.

            Kemungkinan terakhir dari fungsi sitoskeloton ialah pengaturan aktivitas biokimiawi dalam sel. Ada 3 jenis serabut yang membentuk sitoskeleton (Tabel) mikrotubula merupakan yang paling tebal di antara ketiganya; mikrofilamen merupakan yang paling halus; Filamen Intermediet ialah serabut dengan diameter yang termasuk dalam kisaran menengah.

Mikrotubula

            Mikrotubula ditemukan dalam sitoplasma semua sel eukariotik. Mikrotubula ini berupa batang lurus dan berongga. Dinding tabung berongga dibangun dari protein globular yang di sebut tubulin. Setiap molekul tubulin terdiri atas dua subunit polipetidayang serupa, α-tubulin dan β-tubulin . mikrotubula memanjang dengan menambah molekul tubulin diujung-ujungnya. Mikrotubula dapat di bongkar dan tubulinnya digunakan untuk membangun mikrotubula di mana saja di dalm sel.mikrotubula member bentuk yang mendukung sel, dan juga berfungsi sebagai jalur yang dapat digunakan organel yang di lengkapi molekul motor untuk dapat bergerak.            Sentrosom dan sentriol. Dalam sel mikrotubula tumbuh dari sentrosom, yang terletak dekat nucleus. Mikrotubula ini berfungsi sebagai balak penahan tekanan sitoskeleton. Di dalam sentrosom hewan twrdapat sepasang sentriol yang masing-masing tersusun atas Sembilan dasar tripletmikrotubula yang tersusun di suatu cincin. Apabila membelah, sentriol ini bereplikasi.

            Silia dan flagella. Dalam eukariotik, susunan khusus mikrotubula bertanggung jawab untuk menggetarkan flagel dan silia, alat bantu pergerakan yang menonjol dari sebagian sel. Banayk organisme eukariotik uniselular bergerak di air dengan bantuan silia dan flagela, dan sperma hewan, algae, serta sejumlah tumbuhan memiliki flagela. Jika silia atau flagela dari sel yang merupakan bagian dari lapisan jaringan, silia dan flagella ini berfungsi untuk menggerakkan cairan di atas permukaan jaringannya. Silia ini berdiameter kira-kira 0,25 μm dan panjangnya sekitar 2 sampai 20 μm. Flagella berdiameter sama tetapi lebih panajang dari pada silia, yaitu brukuran 10 hingga 200 μm. Selain itu jumlah flagella biasanya terbatas, hanya satu atau beberapa untuk sel. Flagella dan silia juga berbeda dalam pola kibasannya. Flasela memiliki serak berombak-ombak yang menghasilkan gaya yang searah dengan sumbu flagella. Sebaliknya, silia bekerja lebih seperti dayung, dengan tenaga yang berganti-ganti dan kibasan balik yang menghasikan gaya yang arahnya trgak lurus terhadap sumbu silianya. Silia dan flagella sebenarnya memiliki kesamaan ultrastuktur.

Mikrofilamen (Filamen Aktin)

            Mikrofilamen disebut juga filament aktin karena filament ini tersusun dari molekul aktin, semua protein globular. Mikrifilamen adalah rantai ganda subunit aktin yang terlilit. Mikrofilamen agaknya ada dalam seluruh sel eukariotik.peran structural mikrofilamen dalm sitoskeleton ialah untuk menahan tegangan (gaya tarik). Dengan bergabung dengan protein lain, mikrofilamen ini sering membentuk jalinan tiga-dimensi persis dalam plasma membran , yang membantu mendukung bentuk sel. lapisan sitoplasmik luar sel tersebut mempunyai kekentalan semi-padat seperti gel, yang berlwanan dengan keadaan sitoplasma dalamnya yang lebih cair (sol). Dalam sel hewan yang terspesialisasi untuk mengangkut materi melalui membrane plasma, berkas mikrofilamen membentuk inti mikrovili, penonjolan halus yang meninggkatkan luas permukaan sel.

            Mikrofilament dikenal karena perannya dalam pergerakan sel, khususnya sebagai bagian alat kontraksi sel otot. Ribuan filamaen aktin di sususn sejajar satu sama lain di sepanjang sel otot, yang di selingi dengan filament yang lebih tebal yang bentuk dari protein yng di sebut myosin. Kontrkasi sel otot  akibat filament aktin dan myosin yang slaing meluncur melewati yang lain, yang akan memperpendek selnya. Kontraksi setempat yang di sebabkan aktin dan myosin juga memaninkan peran dalam gerakann ameboid, dimana suatu sel merangkak di sepanjang permukaan dengan cara memanjang dan mengalir ke pemanjangan yang disebut pseudopodia (kaki palsu). Pseudopodia memanjang dan berkontraksi melalui penyusunan yang revesibel dari subunit aktin menjasi mikrofilamen, dan dari mikrofilamen menjadi jalinan yang mengubah sitoplasma dari bentuk sol (larutan koloid yang berbentuk cair) ke bentuk gel. Bukan hanya ameba yang bergerak dengan merangkak, tetapi juga banyak sel alam tubuh hewan, seperti sel darah putih.

Filament intermediet

            Filament intermediet terspesialisasi untuk menahan tarikan , dan merupakan kelas unsure sitoskeleton yang beragam. Setiap jenis disusun dari subunit molekuler berbeda dari keluarga protein yang beragam yang di sebut keratin. Filament intermedied adalah peralatan sel yang lebih permanen daripada mikrofilamen dan mikrotubula, yang sering di bngkar pasang dalam berbagai macam bagian sel. Perlakuan kiamiawi yang memindahkan mikrofilamen dan mikrotubula dari sitoplasma meninggalkan jalinan filament intermediet yang mempertahankan  bentuk aslinya. Eksperimen seperti ini menyarankan bahwa filament intermediet sangat penting dalam memperkuat bentuk sel dan menetapkan posisi organel tertentu

Table Stuktur dan Fungsi Sitoskeleton
Sifat	Mikrotubula	Mikrofilamen (filamen aktin)	Filament intermediet
Struktur	Tabung berongga; dindingnya terdiri atas 13 kolom molekul tubulin	Dua untai aktin yang saling terjalin	Protein serabut menggulung menjadi kabel yang lebih tebal.
Diameter	25nm dengan lumen 15-nm	7 nm	8-12 nm
Subunit Protein	Tubulin, yang terdiri atas α-tubulin dan β-tubulin	Aktin ·         Mempertahankan bentuk sel (unsure penahan-tarikan) ·         Perubahan bentuk sel ·         Kontraksi otot ·         Pengaliran sitoplasma ·         Motilitas sel (seperti pada pseudopodia) ·         Pembelahan sel (pembentukan alur pembelahan	Salah satu dari beberapa protein yang berada pada keluarga keratin, yang tergantung pada jenis sel.
Fungsi	·         Mempertahankan bentuk sel (“balok” penahan-tekanan) motilitas sel (seperti ada silia atau flagella) . ·         Pergerakan kromosom dalam pembelahan sel ·         Pergerakan organel.		·         Memperthankan bentuk sel (unsure penahan-tarikan) ·         Tempat bertautnya nucleus dan organel tertentu lainnya ·         Pembentukan lamina nucleus

                       

Speliasisasi Permukaan Sel

            A. Matriks diantara sel

Matriks ekstraseluler (extraceluler matriks,ECM) ialah glikoprotein yang di sekresi oles sel. Glikoperotein merupakan protein yang berikatan dengan karbohidrat dengan ikatan kovalen, glikoprotein yang paling melimpah dalam ECM sebagian besar sel hewan ialah kolagen, yang membentuk serat kuat  di bagaian luar sel. Serat kolagen ini tertanam dalam jalina tenunan yang terbuat dari proteoglikan, yang meruapakn glikoprotein. Molekul proteoglikan ssngat kayta akan karbohidrat-hingga 95%-dan preteoglikan ini dapat membentuk kompleks besar. Adapun bebarpa sel yang terikat pada ECM oleh jenis glikoprotein yang paling umum ialah fibronektin, fibronektin ini terikata pada protein reseptor yang di sebut integrin.

           

B. Junction sel

Junction intterseluler membantu mengintegrasikan sel-sel ke dalam tingkatan struktur dan fungsi yang lebih tinggi dan mempunyai lubang-lubang yang berupa saluran yang di sebut plasmodesmata. , dan Pada hewan terdapat 3 jenis utama junctions yaitu junction ketat, desmosom, dan junctions celah.

Kebutuhan Energi dalam Transport aktif

Kerja dibutuhkan untuk memompa zat terlarut melintasi membran melawan gradien konsentrasinya, sel harus menggunakan energi. Oleh karena itu tipe-lalu lintas membran ini disebut tranpor aktif (aktive transpor).Semua protein transpor yang menggerakkan zat larut melawan gradien konsentrasi merupakan protein pembawa, bukan protein saluran. Hanya membiarkan zat terlarut menuruni gradien konsentrasinya,bukan mengambil dan mentransportnya melawan gradiennya.

Transpor aktif memungkinkan sel mempertahankan konsentrasi internal zat-terlarut kecil yang berbeda dari konsentrasi dari lingkungan. Misalnya,dibandingkan dengan lingkungannya,sel hewan memiliki konsentrasi ion kalium yang jauh lebih tinggi dan konsentrasi ion natrium yang jauh lebih rendah. Membran plasma membantu mempertahankan gradien curam ini dengan memompa natrium ke luar sel dan kalium ke dalam sel.

Seperti pada tipe kerja selular yang lain, ATP menyediakan energi bagi sebagian besar transprt aktif. Salah satu cara ATP dapat menyuplai tenaga natrium bagi transpor aktif adalah dengan mentransfer gugus fosfat terminalnya secara langsung ke protein transpor. Salah satu sistem transpor yang bekerja seperti ini adalah pompa natrium-kalium (sodium-pottasium pump),yang mempertukarkan natrium (Na⁺) dengan kalium (K⁺) melintasi plasma sel hewan.

Pompa natrium-kalium: contoh spesifik transport aktif.Sistem transport ini memompa ion natrium (disimbolkan sebagai [Na⁺]) tinggi diluar sel dan tinggi di dalam. Pompa ini mengalami perubahan untuk setiap dua ion kalium yang di pompakan ke dalam sel. Kedua bentuk pompa berbeda untuk kedua jenis ion. ATP menyuplai tenaga bagi perubahan bentuk ini dengan cara memfosforilasi protein transpor tersebut (artinya, dengan mentransfer satu gugus fosfat ke protein).

Transport Molekul Besar

EKSOSITOSIS

Sel menyekresikan molekul biologis tertentu melalui penyatuan (fusi) versikel dengan membran plasma, ini disebut eksositosis (exocytosis). Versikel transpor yang telah bertunas dari aparatus Golgi bergerak di sepanjang mikrotubulus skeleton ke membran plasma. Ketika membran versikel dan membran plasma bersentuhan, molekul-molekul lipid pada kedua lapisan ganda menyusun-ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran berfusi. Kandungan versikel kemudian tumpah ke luar sel, sementara, membran versikel menjadi bagian dari membran plasma.

Banyak sel sekresi menggunakan eksositosis untuk mengekspor produk. Misalnya beberapa sel di pankreas membuat dan menyekresikan insulin ke dalam cairan ekstraseluler melalui eksositosis. Contoh lainnya adalah neuron (sel saraf), yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan neurotransimeter yang memberikan sinyal kepada neuron lain atau sel otot. Ketika sel tumbuhan membuat dinding, eksositosis mengantarkan protein dan karbohidrat dari vesikel Golgi ke uar sel.

ENDOSITOSIS

Pada endositosis (endocytosis), sel mengambil molekul biologis dan partikel dengan cara membentuk versikel baru dari membran plasma. Walaupun protein yang terlibat dalam kedua proses transpor massal berbeda, peristiwa endositosis terlihat seperti kebalikan eksositosis.

Ada 3 tipe endositosis: fagositosis (phagocytosis), pemakan selular/celular eating), pinositosis (pinocytosis, peminuman selular/Celular drinking), dan endositosis diperantarai-reseptor (receptor-mediated endocytesis).

Sel manusia menggunakan endositosis diperantarai reseptor untuk mengambil kolesterol yang dimanfaatkan dlam sintesis membran dan steroid-steroid lain. Kolesterol mengalir dalam darah sebagai partikel yang disebut partikel yang disebut lipoprotein berdensitas rendah (low-density lipoprotein,LDL), kompleks yang terdiri dari lipid dan protein. LDL bekerja sebagai ligan (ligand, istilah untuk molekul apapun yang berikatan secara spesifik dengan situs reseptor molekul lain) dengan cara berikatan dengan reseptor LDL pada membran plasma dan kemudian memasuki sel melalui endositas.

SITOKINESIS

Pada sel hewan, sitokinesis terjadi melalui proses yang dikenal sebagai penyibakan (cleavage). tanda pertama penyibakan adalah penyibakan adalah kemunculan lekukan penyibakan (cleavage furrow), lekukan dangkal di permukaan sel dekat lempeng metafase lama.

Sitokinesis pada sel tumbuhan, yang memiliki dinding sel, sangat berbeda. Tidak ada lekukan penyibakan. Sebagai gantinya, saat telofase, vesikel-vesikel yang berasal dari aparatus Golgi bergerak di sepanjang mikrotubulus menuju ke tengah sel. Di situ vesikel-vesikel bergabung, membentuk lempeng sel (cell plate).

MITOSIS

Bagaimana mitosis berevolusi? Mengingat prokariota ada di Bumi sekitar satu miliar tahun lebih dulu daripada eukariota, kita dapat membuat hipotesis bahwa mitosis bermula dari mekanisme reproduksi sel yang lebih sederhana pada prokariota. Fakta bahwa beberapa protein yang terlibat dalam pembelahan biner bakteri terkait dengan protein eukariotik yang berfungsi dalam mitosis dapat mendukung hipotesis ini.

Ketika eukariota berevolusi, bersama genomnya yang lebih besar dan selaput nukleus (nuclear envelope), proses pembelahan biner nenek moyang, yang masih terlihat saat ini pada ini, telah memunculkan mitosis.

Read More

biologi sebagai ilmu

BAB 1

BIOLOGI SEBAGAI ILMU

A.  Biologi Sebagai Ilmu Pengetahuan

1.      Sifat Dasar Ilmu Pengetahuan

Kata sains berasal dari bahasa latin yang berarti mengetahui. Sains adalah cara mengetahui alam yang berkembang dari keingintahuan terhadap diri kita sendiri, makhluk hidup lain, planet kita, dan alam semesta. Sains merupakan unsure tantangan,petualangan,penalaran dan keberuntungan juga perencanaan yang hati-hati dan kegigihan untuk mengatasi halangan. Dalam sains, bukti dari pemgamatan dan percobaaan baru dianggap meyakinkan jika berhasil memenuhi kriteria keterulangan.

2.      Filosofi Ilmu Pendidikan

a.       Teori

Penggunaan istilah teori dalam kehidupan sehari-hari seringkali berarti spekulasi yang tidak teruji. Namun teori memiliki arti yang berbeda dalam sains.

            Teori ilmiah memiliki cakupan yang lebih luas daripada hipotesis. Teori seleksi alam Darwin menjelaskan banyak sekali ragam adaptasi, termasuk mimikri. Jika dibandingkan dengan hipotesis manapun, teori umumnya didukung oleh bukti yang jauh lebih banyak. Teori-teori yang diberlakukan secara luas dalam sains menjelaskan keanekaragaman pengamatan yang luar biasa, dan didukung oleh akumulasi bukti yang sangat banyak.

b.      Keterbatasan Ilmu Pengetahuan

Penelitian ilmiah merupakan cara yang hebat untuk mempelajari alam, namun ada keterbatasan mengenai jenis pertanyaan yang bisa dijawab. Batasan-batasan ini muncul akibat persyaratan sains bahwa hipotesis harus bisa diuji dan difalsifikasi, serta bahwa hasil pengamatan dan percobaan harus bisa diulangi.

Pengamatan yang tidak dapat diversifikasi tidak bisa dianggap sebagai bukti dalam penelitian ilmiah. Dalam sains, bukti dari pengamatan dan percobaan baru dianggap meyakinkan jika berhasil memenuhi kriteria keterulangan.

2.      Molekul Kehidupan

Kehidupan di bumi ini sangat kompleks, kita mungkin meduga organisme memiliki banyak keragaman molekul. Akan tetapi, secara luar biasa, molekul-molekul besar yang sangat penting bagi semua organisme terbagi ke dalam empat kelas utama, yaitu: Karbohidrat, lipid, protein, dam asam nukleat. Pada skala molecular, anggota dari tiga kelas ini, karbohidrat, protein dan asam nukleat berukuran bear sehingga disebut makromolekul (macromolecule).

Makromolekul merupakan polimer, yang terusun dari monomer monomer.

            Tiga kelas makromolekul dari empat kelas yang ada pada senyawa organik kehidupan yaitu karbohidrat, protein, dan sam nukleat, merupakan molekul serupa-rantai yang disebut. Polimer (polymer) adalah molekul panjang yang terdiri dari banyak blok pembangun yang mirip atau identik dan tertaut oleh ikatan kovalen.

Sintesis dan penguraian Polimer.

            Kelas-kelas polimer berbeda dalam sifat monomer-monomernya, namun mekanisme kimia yang digunakan oleh sel untuk membuat dan menguraikan polimer pada dasarnya sama untuk semua molekul tersebut (gambar 3.1 ).

Penggabungan monomer dengan reaksi  dua molekul membentuk ikatan kovalen diiringi oleh hilangnya satu molekul air dikenal sebagai reaksi kondensasi (condensation reaction), atau secara lebih spesifik reaksi dehidrasi (dihydratian reaction), karena molekul yang hilang merupakan air (gambar 3.1a).

Gambar 3.1 Sintesis dan penguraian polimer

Polimer dipecah menjadi monomer-monomer melalui hidrolisis (hydrolysis), proses yang pada dasarnya merupakan kebalikan dari reaksi dehidrasi (gambar 3.1b). Hidrolisis berarti memutus dengan menggunakan air.

a.      Karbohidrat

Karbohidrat (carbohydrate) mencakup gula sekaligus polimer-polimer gula. Karbohidrat paling sederhana adalah monosakarida. Disakarida adalah gula ganda, terdiri dari dua monosakarida yang digabungkan oleh reaksi dehidrasi. Karbohidrat juga mencakup makromolekul yang disebut polisakarida.

1.       Gula

Monosakarida (monosaccharide) umumnya memiliki rumus molekul yang merupakan kelipatan unit CH₂O (Gambar 3.2). Glukosa, misalnya, merupakan aldosa; sedangkan fruktosa, isomer struktur dari glukosa, adalah ketosa.

Keanekaragaman lain dari gula sederhana adalah susunan special bagian-bagiannya di sekeliling karbon asimetrik.

Disakarida (disaccharide) terdiri dari dua monosakarida yang digabungkan oleh tautan glikosidik (glycosidic linkage), ikatan kovalen yang terbentuk antara dua monosakarida melalui reaksi dehidrasi.

2.       Polisakarida

   Polisakarida (polysaccharide) adalah makromolekul. Polisakarida berperan sebagai pembangun bagi struktur-struktur yang melindungi sel atau keseluruhan organisme.

Polisakarida dibedakan menurut arsitektur dan fungsinya yaitu polisakarida simpanan dan polisakarida structural.

polisakarida simpanan, tumbuhan maupun hewan menyimpan gula dalam bentuk polisakarida simpanan. Tumbuhan menyimpan polisakarida yang disebut pati (strarch), hewan menyimpan polisakarida yang disebut glikogen (glikogen).

Polisakarida structural, organisme membangun materi kuat dari polisakarida structural. Misalnya polisakarida yang disebut selulosa (cellulose) merupakan komponen utama dinding kokoh yang menyelubungi sel tumbuhan.

b.      Lipid

Lipid adalah salah satu kelas molekul biologis berukuran besar yang tidak mencakup polimer sejati, dan biasanya tidak cukup besar untuk dianggap sebagai makromolekul. Senyawa-senyawa yang disebut lipid dikelompokkan menjadi satu karena memiliki satu kesamaan cirri penting: Lipid sulit tercampur dengan air, bahkan mungkin tidak bisa sama sekali.

1.      Lemak

Walaupun bukan polimer, lemak merupakan molekul besar yang tersusun dari sejumlah molekul yang lebih kecil melalui reaksi dehidrasi. Lemak (fat) terbuat dari dua jenis molekul yang lebih kecil: gliserol dan asam lemak (gambar 3.3a).

Asam-asam lemak yang terkandung dalam lemak bisa saja sama, seperti pada gambar 3.3b, atau mungkin berasal dari dua atau tiga jenis yang berbeda.

Asam lemak (fatty acid) memiliki rangka karbon panjang, biasanya sepanjang 16 sampai 18 atom karbon. Jika tidak ada ikatan rangkap di antara atom-atom karbon yang menyusun rantai, maka atom hidrogen dapat terikat sebanyak mungkin pada rangka karbon. Kondisi semacam itu disebut sebagai struktur yang jenuh dengan hidrogen, sehingga asam lemak yang dihasilkan disebut asam lemak jenuh (saturated fatty acid, gambar 3.4a). Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid) memiliki satu atau lebih ikatan rangkap, terbentuk dari penyingkiran atom-atom hidrogen dari rangka karbon. Asam lemak akan memiliki tekukan pada rantai hidrokarbonnya di tempat terdapatnya ikatan rangkap cis (gambar 3.4b).

2.      Fosfolipid

Sel-sel tidak mungkin ada tanpa suatu tipe lipid lain fosfolipid (phospholipid). Fosfolipid bersifat esensial bagi sel karena merupakan komponen membrane sel. Struktur fosfolipid merupakan contoh klasik bagaimana bentuk sesuai dengan fungsi pada tingkat molekular.

3.      Steroid

Banyak hormon juga kolesterol merupakan steroid, yaitu lipid yang dicirikan oleh rangka karbon yang tersusun atas empat cincin yang menyatu (gambar 3.5). steroid-steroid yang berbeda memiliki gugus kimia yang bervariasi pada rangkaian cincin ini. Kolesterol (cholesterol) adalah komponen umum membrane sel hewan dan juga merupakan prekursor untuk sintesis steroid-steroid lain.

c.       Protein

Hampir setiap fungsi dinamik dalam makhluk hidup bergantung pada protein. Faktanya, nilai penting protein digarisbawahi oleh namanya, yang berasal dari kata Yunani proteios, yang berarti ‘tempat pertama’.

Protein-protein enzimatik meregulasi metabolism dengan cara bekerja sebagai katalis (catalyst), agen kimia yang secara selektif mempercepat reaksi kimia tanpa ikut bereaksi (gambar 3.6).

1.      Polipeptida

Meskipun protein beraneka ragam, semuanya merupakan polimer yang tersusun dari suatu set yang sama. Polimer asam amino disebut polipeptida (polypeptide). Protein terdiri dari satu atau lebih polipeptida, yang masing-masing terlipat dan mengumpar menjadi struktur berdimensi-tiga yang spesifik.

Monomer Asam Amino

Semua asam amino memiliki kesamaan struktur. Asam amino (amino acid) adalah molekul organic yang memiliki gugus karboksil dan gugus amino sekaligus.

Polimer Asam Amino

Setelah mengkaji asam amino, mari kita tengok bagaimana asam-asam amino ditautkan menjadi polimer. Ikatan kovalen yang dihasilkan disebut ikatan peptide (peptide bond). Jika diulangi berkali-kali, proses ini menghasilkan polipeptida, polimer banyak asam amino yang ditautkan oleh ikatan peptide.

Struktur dan Fungsi Protein

Aktivitas spesifik protein dihasilkan dari arsitektur tiga dimensi yang rumit, dengan tingkat yang paling sederhana berupa sekuens asam-asam amino dari protein tersebut.

Istilah polipeptida tidak sinonim dengan istilah protein. Protein fungsional bukan sekadar suatu rantai polipeptida, melainkan satu atau lebih polipeptida yang secara tepat terpuntir, terlipat, dan terkumpur menjadi molekul berbentuk unik (gambar 3.7).

Struktur spesifik protein menetukan bagaimana kerjanya. Pada hampir setiap kasus, fingsi protein bergantung pada kemampuannya mengenali dan berikatan dengan molekul lain.

Empat Tingkat Struktur Protein

Terlepas dari keanekaragamannya yang luar biasa, semua protein memiliki kesamaan tiga tingkat struktur yang saling bertumpukan, dikenal sebagai struktur ptimer, sekunder, dan tersier. Tingkat keempat, struktur kuaterner, muncul ketika suatu protein terdiri dari dua atau lebih rantai polipeptida.

d.      Asam Nukleat

Sekuens asam amino suatu polipeptida diprogram oleh unit pewarisan sifat yang dikenal sebagai gen (gene). Gen terdiri dari DNA, polimer yang tergolong ke dalam kelas senyawa yang disebut asam nukleat (nucleic acid).

Peran Asam Nukleat

Kedua tipe asam nukleat, asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid, DNA), dan asam ribonukleat (ribonucleic acid, RNA). DNA merupakan satu-satunya molekul yang menyediakan arahan untuk replikasi dirinya sendiri. DNA juga mengarahkan sintesis RNA, dan melalui RNA, mengontrol sintesis Protein (gambar 3.8).

Struktur Asam Nukleat

Asam nukleat adalah makromolekul yang terdapat sebagai polimer yang disebut polinukloetida (polynucleotide). Seperti yang diindikasikan oleh namanya, setiap polinukleotida terdiri atas monomer-monomer yang disebut nukleotida (nucleotide). Setiap nukleotida tersusun dari tiga bagian: basa bernitrogen (nitrogenous base), gula berkarbon lima (pentosa), dan gugus fosfat. Nukleotida yang tanpa gugus fosfat disebut nukleosida.

                                                                                                                  

Monomer Nukleotida

Ada dua famili basa bernitrogen: pirimidin dan purin. Pirimidin (pyrimidine) mempunyai cincin beranggotakan eman atom yang terdiri dari karbon dan nitrogen. Anggota famili pirimidin adalah sitosin (C), timin (T), dan urasil (U). Purin (purine) berukuran lebih besar, dengan cincin beranggota-enam yang menyatu dengan cincin beranggota-lima. Purin adalah adenine (A) dan guanine (G).

Gula yang terhubung ke basa bernitrogen adalah ribose (ribose) dalam nukleotida RNA dan deoksiribosa (deoxyribose) dalam DNA.

Polimer Nukleotida

Nukleotida-nukleotida yang bersebelahan digabungkan oleh suatu tautan fosfodiester, yang terdiri dari gugus fosfat yang menghubungkan gula-gula pada kedua nukleotida. Ikatan ini menghasilkan tulang punggung dengan pola berulang berupa unit-unit gula-fosfat.

Sekuens (urutan) basa

 di sepanjang polimer DNA (atau mRNA) bersifat unik bagi setiap gen dan memberikan informasi yang sangat spesifik kepada sel.

Heliks Ganda DNA

Molekul-molekul RNA sel terdiri dari suatu rantai polinukletida tunggal.Sebaliknya molekul-molekul DNA seluler memiliki dua polinukleotida yang membentuk spiral disekeliling sumbu hayalan, membentuk heliks ganda (double heliks Peraga 5.28)

Peraga  5.28 Heliks Ganda DNA dan replikasinya. Molekul DNA biasanya beruntai ganda dengan tulang punggung gu[ala fosfat pada kedua untai polinukleotida anti paralel (disini disimbolkan dengan pita biru) pada bagian luar heliks. Kedua untia disatukan oleh pasangan basa bernitrogen yang melekat satu sama lain berkat ikatan hidrogen.seperti yang diilustrasikan pada gambar dengan bentuk simbolik untuk basa, adenine (A) hanya dapat berpasangan Timin (T), sedangkan Guanin (G) hanya dpat berpasangan dengan Sitosis (C). Ketika suatu sel bersiap-siap membelah kedua untai pada heliks gandanya memisah dan masing-masing berperan sebgai cetakan untuk pengurutan tepat nukleotida-nukleotida menjadi untai-untai komplementer baru (jingga). Setiap untai DNA dalam peraga ini merupakan ikuivalen structural dari polinukloetida yang digambarkan pada perga 5.27a.

Setiap jenis basa tertentu dalam heliks ganda hanya dapat membentuk pasangan dengan satu jenis basa spesifik yang lain. Adenine (A) selalu berpasangan denga Timin (T), sedangkan Guanin (G) selalu berpasangan dengan Sitosin (C). Jika kita hendak membaca sekuens basa pada untai yang satu lagi. Jika salah satu bagian untai memiliki sekuens basa 5’-AGGTCCG-3’, maka kita mengetahui dari aturan berpasangan basa bahwa bagian yang sama pada untai yang satu lagi pastilah sekuens 3’-TCCAGGC-5’. Kedua untai pada heliks ganda bersifat komplementer, masing-masing merupakan pasangan yang bisa diprediksi dari untai yang satu lagi. Cirri DNA inilah yang memungkinkan penyalinan tepat gen-gen yang berperan dalam pewarisan sifat. Dalam mempersiapkan pembelahan sel masing-masing dari kedua untai DNA berperan seagai cetakan untuk mengurutkan nukleotida-nukleotida menjadi untai komplementer yang baru. Hasilnya adalah dua soliner identik dari molekul DNA beruntai ganda yang asli, yang kemudian dibagikan kedua sel-sel anakan. Dengan demikian, struktur DNA lah yang menentukan fungsinya dalam meneruskan informasi genetic setiapkali sel bereproduksi.

Kedua polinukleotida atau disebut untaian, disatukan oleh ikatan-ikatan hidrogen diantara basa-basa yang berpasangan oleh interaksi van der Waals diantara basa-basa yang bertumpukan. Satu heliks ganda DNA yang panjang mengandung banyak gen yang masing-masing merupakan segmen tertentu pada molekul tersebut.

DNA dan Protein Sebagai Pita Pengukur Evolusi

Gen dan produknya (protein) mendokumentasikan latar belakang garis keturunan suatu organisme. Sekuens linear nukleotida dalam molekul DNA diteruskan dari induk ke anak, sekuens ini menentukan sekuens asam amino protein. Kita dapat menduga bahwa dua spesies yang tampaknya berkerabat dekat berdasarkan bukti fosil dan antomis juga memilki lebih banyak kesamaan sekuens DNA dan sekuens protein daripada spesis-spesies yang berkerabat lebih jauh dan memang faktanya demikianlah yang terjadi. Salah satu contoh adalah perbandingan rantai polipeptida hemoglobin manusia dengan polipeptida hemoglobin yang bersesuaian pada lima kelompok vertebrata lain. Pada rantai lain yang sepanjang 146 asam amino ini manusia dan gorilla berbeda hanya dalam satu asam amino sedangkan manusia dan katak berbeda sebanyak 67 asam amino. Biologi molekuler telah menambahkan satu pita pengukur baru pada koleksi peralatan yag digunakan oleh ahli biologi untuk mengkaji kekerabatan evolusioner.

Pola organisasi kehidupan

1)      Biosfer

Biosfer terdiri darisemua lingkungan dibumi yang dihuni oleh kehidupan. Biosfer mencakup sebagian besar wilayah daratan, badan air, dan atmosfer sampai ketinggian beberapa meter.

2)      Ekosistem

Ekosistem terdiri dari semua makhluk hidup di daerah tertentu, bersama semua komponen tak hidup dalam lingkungan yang berinteraksi dengan makhluk hidup misalnya tanah, air, gas-gas di atmosfer dan cahaya. Contohnya padang rumput, gurun, dan terumbu karang di laut.

3)      Komunitas

Komunitas adalah seluruh organisme yang menghuni suatu ekosistem tertentu atau beberapa populasi yang menghuni daerah tertentu, yang saling berinteraksi. Contohnya komunitas dalam ekosistem hutan mencakup banyak jenis pohon dan tumbuhan lain, beraneka ragam hewan dan mikroorganisme.

4)      Populasi

Populasi terdiri dari semua individu dari suatu spesies yang hidup dalam batas-batas daerah tertentu. Misalnya populasi kucing, kelapa sawit.

5)      Organisme

Makhluk hidup individual disebut organisme. Contohnya sebatang pohon apel, seekor kelinci.

6)      Organ dan system organ

Organ melaksanakan fungsi tertentu dalam tubuh. Contohnya batang, akar, organ manusia seperti jantung, ginjal, paru-paru dll. System organ terdiri dari sekelompok organ yang bekerasama melaksanakan suatu fungsi yang spesifik. Contohnya: system ekskresi terdiri dari orgn paru-paru, ginjal, kulit, dan hati.

7)      Jaringan

Kumpulan dari beberapa sel yang mirip membentuk jaringan. Contohnya jaringan epidermis, jaringan penyokong.

8)      Sel

Sel merupakan unit fundamental bagi struktur dan fungsi kehidupan.misalnya amoeba dan seagian besar bakteri merupakan sel tunggal sedangkan tumbuhan, hewan dan manusia merupakan organisme multiselular .

9)      Organel

Organel merupakan komponen fungsional yang menyusun sel. Contohnya kloroplas

10)  Molekul

Molekul adalah struktur kimia yang terdiri dari dua atau lebih unit kimia kecil yang disebut atom.

Ciri Makhluk Hidup

a)      Makhluk hidup membutuhkan energi

Bergerak,bertumbuh,bereproduksi dan aktivitas lainnya merupakan suatu kerja yang memerlukan energi. Energi terdapat dalam berbagai bentuk, dan kerja kehidupan bergantung pada kemampuan sel untuk mentransformasi (mengubah bentuk) energy dari satu bentuk ke bentuk lain. Proses utama dalam dalam suatu ekosistem berupa aliran energy satu arah dari cahaya matahari menuju produsen dan kemudian menuju konsumen. Contohnya: daun tumbuhan menyerap energy cahaya dan mengubahnya menjadi energy kimia yang tersimpan dalam molekul gula.,ketika sel-sel otot seekor hewan menggunakan gulasebagai bahan bakar untuk pergerakan, sel-sel itu mengubah energy kimia menjadi energy gerak.

b)      Makhluk hidup membutuhkan makanan

Setiap makhluk hidup memerlukan makanan untuk  keberlangsungan hidupnya. Organisme memerlukan senyawa-senyawa organik yang digunakannya untuk mendapatkan energi dan rangka karbon melalui satu dari dua metode utama: nutrisi autotrofik atau nutrisi heterotrofik. Organism autotrofik dapat memenauhi makanannya sendiri dengan menggunakan molekul organic dari karbondioksida dan bahan mentah anorganik lain dari lingkungan. Sedangkan heterotrof bertahan hidup dengan mengambil senyawa-senyawa yang dihasilkan organisme lain.

c)      Makhluk hidup memiliki materi genetik

Didalam sel kita dapat melihat struktur yang disebut kromosom. Kromosom mengandung hamper semua materi genetic sel yaitu DNA(deoxyribonucleic acid, asam deoksiribonukleat). DNA adalah unit pewarisan sifat yang meneruskan informasi dari induk ke keturunan. DNA berperan sebagai database sentral untuk menyimpan informasi berasal dari struktur molekulernya.

d)     Makhluk hidup menanggapi rangsangan

Peran komunikasi dalam kehidupan atau kemampuan menanggapi rangsangan dari luar lingkungan sangatlah penting. Komunikasi antara sel ke sel mutlak bagi organism multiselular dan uniselular. Sel dapat berkomunikasi melalui kontak langsung. Triliunan sel dalam organism mengoordinasikan aktivitasnya dalam suatu cara yang memungkinkan organisme berkembang.

Read More